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@@ -1,7 +1,7 @@
编译说明

1. 使用 TeXstudio 打开 hutbthesis_main.tex
2. 编译器选择 XeLaTeX
3. 正常情况下连续编译 2~3 次即可生成目录、图表交叉引用和参考文献引用
4. 本工程参考文献采用 content/references.tex 中的 thebibliography 环境,正文使用 \cite{} 引用,不需要运行 BibTeX 或 biber
5. 若提交源文件,请在最终编译成功并确认 PDF 无误后运行 cmdel.bat,删除 .aux、.log、.toc、.out 等临时文件,再进行打包
编译说明
1. 主文件:hutbthesis_main.tex。
2. 使用 TeXstudio 选择 XeLaTeX 编译,连续编译 2 次即可更新目录、交叉引用、图表编号和参考文献跳转
3. 图片和表格已添加 \label / \ref 交叉引用;正文文献引用已改为 \cite{};参考文献使用 thebibliography + \bibitem,不需要运行 biber
4. 表格已改成 LaTeX 三线表;代码段使用 listings 环境
5. 字体按新发 Word 原文恢复:中文主要为宋体/黑体,英文为 Times New Roman;如果在 Windows/TeXstudio 下编译,会优先调用 SimSun/SimHei/Times New Roman
6. 若修改后引用显示为 ??,删除 aux/toc/out 后重新 XeLaTeX 编译两次
6 changes: 3 additions & 3 deletions co/undergraduate/content/abstractzh.tex
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Expand Up @@ -3,11 +3,11 @@
\keywordscn{自动牵引车;飞机对接;ROS;Gazebo;路径规划;联合仿真}
%\categorycn{TP391}
\begin{abstractzh}
随着机场地面运行智能化水平的提升,飞机牵引与对接作业对自动化、精确性和安全性提出了更高要求。针对传统人工牵引方式依赖经验、作业效率受限及安全风险较高等问题,本文以自动牵引车与飞机对接过程为研究对象,基于ROS与Gazebo平台构建联合仿真系统。

本文首先对机场牵引作业场景进行抽象,建立双桥转向牵引车运动学模型,并分析转向角、速度与轨迹曲率之间的约束关系。在此基础上,设计飞机辅助感知与相对位姿误差控制方法,通过目标身份确认、相对距离与姿态误差获取,实现牵引车的自动接近、姿态调整和停车判定。随后,基于Gazebo搭建牵引车、飞机目标和机场作业环境,并通过ROS节点完成车辆控制、传感器数据获取、任务模式切换和系统通信。

随着机场地面运行智能化水平的提升,飞机牵引与对接作业对自动化、精确性和安全性提出了更高要求。针对传统人工牵引方式依赖经验、作业效率受限及安全风险较高等问题,本文以自动牵引车与飞机对接过程为研究对象,基于ROS与Gazebo平台构建联合仿真系统。
本文首先对机场牵引作业场景进行抽象,建立双桥转向牵引车运动学模型,并分析转向角、速度与轨迹曲率之间的约束关系。在此基础上,设计飞机辅助感知与相对位姿误差控制方法,通过目标身份确认、相对距离与姿态误差获取,实现牵引车的自动接近、姿态调整和停车判定。随后,基于Gazebo搭建牵引车、飞机目标和机场作业环境,并通过ROS节点完成车辆控制、传感器数据获取、任务模式切换和系统通信。
仿真结果表明,所构建的ROS-Gazebo联合仿真系统能够实现牵引车模型加载、转向控制、轮速控制、目标接近、对接、推出和撤离等基本流程,验证了所提方法在机场自动牵引对接场景中的可行性。本文研究可为后续真实样机开发、控制算法优化和多传感器融合研究提供一定参考。
仿真结果表明,所构建的ROS-Gazebo联合仿真系统能够实现牵引车模型加载、转向控制、轮速控制、目标接近、对接、推出和撤离等基本流程,验证了所提方法在机场自动牵引对接场景中的可行性。本文研究可为后续真实样机开发、控制算法优化和多传感器融合研究提供一定参考。



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107 changes: 38 additions & 69 deletions co/undergraduate/content/appendix.tex
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@@ -1,87 +1,56 @@
%!TEX root = ../hutbthesis_main.tex
\chapter{主要符号、缩写说明与方法对比表格}

\begin{longtable}[]{@{}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 2\tabcolsep) * \real{0.1551}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 2\tabcolsep) * \real{0.8449}}@{}}
\caption{主要符号与缩写说明}\label{tab:appendix_symbols}\\
\toprule\noalign{}
\begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{缩写/符号}
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{含义}
\end{minipage} \\
\midrule\noalign{}
\endfirsthead
\toprule\noalign{}
\begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{缩写/符号}
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{含义}
\end{minipage} \\
\midrule\noalign{}
\endhead
\bottomrule\noalign{}
\endlastfoot
\begin{table}[H]
\centering
\caption{主要符号与缩写说明}
\label{tab:appendix_symbols}
\footnotesize
\renewcommand{\arraystretch}{1.18}
\begin{tabularx}{\textwidth}{p{0.20\textwidth}X}
\toprule
缩写/符号 & 含义 \\
\midrule
ROS & Robot Operating System,机器人操作系统 \\
Gazebo & 机器人三维物理仿真平台 \\
URDF & Unified Robot Description Format,机器人统一描述格式 \\
A-SMGCS & 高级场面活动引导与控制系统 \\
LiDAR & 激光雷达 \\
\(v\) & 车辆纵向速度 \\
\(\omega\) & 车辆偏航角速度 \\
\(\delta_{f}\) & 前桥转角 \\
\(\delta_{r}\) & 后桥转角 \\
\(e_{x}\) & 纵向误差 \\
\(e_{y}\) & 横向误差 \\
\(e_{\theta}\) & 姿态误差 \\
\end{longtable}

\begin{longtable}[]{@{}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 8\tabcolsep) * \real{0.1297}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 8\tabcolsep) * \real{0.2442}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 8\tabcolsep) * \real{0.2060}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 8\tabcolsep) * \real{0.1866}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 8\tabcolsep) * \real{0.2336}}@{}}
\caption{自动牵引对接方法对比}\label{tab:appendix_method_compare}\\
\toprule\noalign{}
\begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{对比对象}
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{主要特点}
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{优点}
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{局限性}
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{与本文方法的关系}
\end{minipage} \\
\midrule\noalign{}
\endfirsthead
\toprule\noalign{}
\begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{对比对象}
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{主要特点}
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{优点}
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{局限性}
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\textbf{与本文方法的关系}
\end{minipage} \\
\midrule\noalign{}
\endhead
\bottomrule\noalign{}
\endlastfoot
$v$ & 车辆纵向速度 \\
$\omega$ & 车辆偏航角速度 \\
$\delta_f$ & 前桥转角 \\
$\delta_r$ & 后桥转角 \\
$e_x$ & 纵向误差 \\
$e_y$ & 横向误差 \\
$e_\theta$ & 姿态误差 \\
\bottomrule
\end{tabularx}
\end{table}



\begin{table}[H]
\centering
\caption{自动牵引对接方法对比}
\label{tab:appendix_method_compare}
\scriptsize
\renewcommand{\arraystretch}{1.15}
\begin{tabularx}{\textwidth}{p{0.13\textwidth}p{0.21\textwidth}p{0.18\textwidth}p{0.19\textwidth}X}
\toprule
对比对象 & 主要特点 & 优点 & 局限性 & 与本文方法的关系 \\
\midrule
人工牵引 & 驾驶员和地面人员协同完成牵引作业 & 经验判断灵活,适应真实复杂环境能力强 & 依赖人员经验,标准化和重复精度受人为因素影响 & 本文方法不能直接替代人工,但可为自动化流程提供仿真验证基础 \\
固定路径/开环脚本 & 通过预设速度、转向角和时间完成动作 & 实现简单,适合早期动画和模型验证 & 缺少误差反馈,环境或初始状态变化后适应性差 & 本文在此基础上增加相对位姿误差控制思想 \\
PID控制 & 对速度、角度等单变量进行反馈调节 & 结构简单,工程应用广 & 难以单独处理多变量耦合的精确对接问题 & 可作为底层控制基础,但不足以完整描述对接策略 \\
Pure Pursuit & 基于前视点进行路径跟踪 & 路径跟踪平滑,实现难度适中 & 末端精确姿态对准能力有限 & 适合普通循迹,本文更强调近距离位姿误差修正 \\
Stanley算法 & 基于横向误差和航向误差进行控制 & 适合车辆路径跟踪,横向误差修正能力较好 & 更偏向中高速路径跟踪,低速精细对接针对性不足 & 可作为参考,但本文场景更偏低速对接 \\
MPC控制 & 在约束条件下进行预测优化控制 & 理论效果好,可处理多约束问题 & 建模和调参复杂,实现难度较高 & 后续可作为优化方向,本文阶段暂不采用 \\
本文方法 & ROS-Gazebo仿真、飞机辅助感知、相对位姿误差控制、4WS执行 & 流程完整、结构清晰、实现难度适中,适合毕业设计验证 & 仿真简化较多,真实环境鲁棒性仍需进一步验证 & 作为自动牵引对接系统的前期仿真与算法验证方案 \\
\end{longtable}
\bottomrule
\end{tabularx}
\end{table}



\chapter{ROS-Gazebo仿真系统主要命令与自动牵引作业核心代码节选}

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27 changes: 27 additions & 0 deletions co/undergraduate/content/authorization.tex
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@@ -0,0 +1,27 @@
%!TEX root = ../hutbthesis_main.tex

\clearpage
\thispagestyle{empty}
\begin{center}
{\fontsize{22pt}{28pt}\selectfont\heiti 湖南工商大学本科毕业设计}\par
\vspace{1.2cm}
{\fontsize{22pt}{28pt}\selectfont\heiti 版权使用授权书}\par
\end{center}

\vspace{1.0cm}
\setlength{\parindent}{2em}
{\fontsize{14pt}{24pt}\selectfont\songti
本毕业设计《基于高保真模拟器的车辆与飞行器协同控制》是本人在校期间所完成学业的组成部分,是在学校教师的指导下完成的。因此,本人特授权学校可将本毕业设计的全部或部分内容编入有关书籍、数据库保存,可采用复制、印刷、网页制作等方式将设计文本和经过编辑、批注等处理的设计文本提供给读者查阅、参考,可向有关学术部门和国家有关教育主管部门呈送复印件和电子文档。本毕业设计无论做何种处理,必须尊重本人的著作权,署明本人姓名。
\par}

\vfill
\begin{flushright}
{\fontsize{14pt}{22pt}\selectfont\songti
\begin{tabular}{rlcl}
设计作者(签字): & \includegraphics[height=1.3cm,keepaspectratio]{figures/auth_author.jpeg} & \hspace{1.5cm} 时间 & 2026年4月30日 \\[1.2cm]
指导教师已阅(签字): &
\includegraphics[angle=90,origin=c,height=1.4cm,keepaspectratio]{figures/auth_teacher.jpeg} &
\hspace{1.5cm}时间 & 2026年4月30日 \\
\end{tabular}}
\end{flushright}
\clearpage
2 changes: 2 additions & 0 deletions co/undergraduate/content/chapter1.tex
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@@ -1,4 +1,6 @@
%!TEX root = ../hutbthesis_main.tex


\chapter{绪论}

\section{研究背景与意义}
Expand Down
72 changes: 31 additions & 41 deletions co/undergraduate/content/chapter4.tex
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Expand Up @@ -23,36 +23,32 @@ \section{系统总体架构与软硬件环境}

表~\ref{tab:software_stack} 给出本文采用的基准软件栈。

\begin{longtable}[]{@{}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 4\tabcolsep) * \real{0.2678}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 4\tabcolsep) * \real{0.3713}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 4\tabcolsep) * \real{0.3608}}@{}}
\caption{基准软件栈}\label{tab:software_stack}\\
\toprule\noalign{}
\begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
组件
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
版本/状态
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
用途
\end{minipage} \\
\midrule\noalign{}
\endhead
\bottomrule\noalign{}
\endlastfoot
\begin{table}[H]
\centering
\caption{基准软件栈}
\label{tab:software_stack}
\footnotesize
\renewcommand{\arraystretch}{1.18}
\begin{tabularx}{\textwidth}{p{0.22\textwidth}p{0.25\textwidth}X}
\toprule
组件 & 版本/状态 & 用途 \\
\midrule
Ubuntu & 18.04 LTS & 主机操作系统 \\
ROS & Noetic Ninjemys & 节点通信、参数、消息、TF \\
Gazebo & 11 & 刚体动力学、传感器与场景仿真 \\
gazebo\_ros\_pkgs & Noetic 对应发行 & Gazebo 与 ROS 接口桥 \\
gazebo\_ros\_control & Noetic 对应发行 & ros\_control 接入 Gazebo \\
ros\_control & ROS 1 经典控制框架 & 控制器抽象与管理 \\
robot\_state\_publisher & Noetic 对应发行 & 根据 URDF
+~joint\_states发布 TF \\
robot\_state\_publisher & Noetic 对应发行 & 根据 URDF 与 joint\_states 发布 TF \\
tf2\_ros & Noetic 对应发行 & 坐标变换管理 \\
xacro & Noetic 对应发行 & 宏化 URDF 生成 \\
image\_pipeline & Noetic 对应发行 & 相机标定与图像处理链 \\
OpenCV & ROS Noetic 兼容版本 & 飞机辅助感知标识识别 \\
\end{longtable}
\bottomrule
\end{tabularx}
\end{table}



如下系统架构图适合在论文中绘制为 PNG 或 SVG,用于说明 ROS/Gazebo
联合仿真的模块层级关系。其图元关系与 Gazebo ROS
Expand Down Expand Up @@ -87,26 +83,16 @@ \section{牵引车模型与传感器建模}
结构定义。表中``用途''与``建议参数''基于本项目双桥转向、小尺度机场地面车辆仿真的工程需求给出;若项目后续补充了
CAD/BOM 或实测参数,应以实测量替换,具体见表~\ref{tab:urdf_structure}。

\begin{longtable}[]{@{}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 6\tabcolsep) * \real{0.2552}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 6\tabcolsep) * \real{0.2294}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 6\tabcolsep) * \real{0.1982}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 6\tabcolsep) * \real{0.3172}}@{}}
\caption{车辆主要URDF结构定义}\label{tab:urdf_structure}\\
\toprule\noalign{}
\begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
组件
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
类型
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
命名
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
说明
\end{minipage} \\
\midrule\noalign{}
\endhead
\bottomrule\noalign{}
\endlastfoot
\begin{table}[H]
\centering
\caption{车辆主要URDF结构定义}
\label{tab:urdf_structure}
\footnotesize
\renewcommand{\arraystretch}{1.18}
\begin{tabularx}{\textwidth}{p{0.20\textwidth}p{0.18\textwidth}p{0.22\textwidth}X}
\toprule
组件 & 类型 & 命名 & 说明 \\
\midrule
车体根坐标 & link & base\_link & 仅作平面参考,不带惯量 \\
主车体 & link & base\_link & 车体惯量、碰撞主体 \\
前桥 & link & front\_steer\_link & 前转向桥中间体 \\
Expand All @@ -116,7 +102,11 @@ \section{牵引车模型与传感器建模}
相机 & fixed & front\_camera\_joint & 识别飞机辅助码主相机 \\
深度相机 & fixed & depth\_camera\_joint & 近距深度感知 \\
激光雷达 & fixed & lidar\_joint & 前向近距安全监测 \\
\end{longtable}
\bottomrule
\end{tabularx}
\end{table}



在此示例部分关节定义如下:

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15 changes: 6 additions & 9 deletions co/undergraduate/content/declarationzh.tex
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Expand Up @@ -2,15 +2,12 @@

\begin{declarationzh}

本人郑重声明:所呈交的本科毕业设计《基于高保真模拟器的车辆与飞行器协同控制》是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议,除文中已经注明引用的内容外,本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本设计做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
本人郑重声明:所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议,除文中已经注明引用的内容外,本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

\vspace{36pt}
\begin{flushright}
\begin{tabular}{rl}
作者签名: & \underline{\makebox[100pt][c]{雷宇杰}} \\[10pt]
日\qquad 期: & \underline{\makebox[100pt][c]{2026年5月25日}}
\end{tabular}
\end{flushright}
\vspace{5.8cm}
\noindent 作者签名:\hspace{0.8cm}\includegraphics[height=1.4cm,keepaspectratio]{figures/auth_author.jpeg}

\vspace{1.6cm}
\noindent 日期:\hspace{0.8cm}2026\hspace{1em}年\hspace{1em}4\hspace{1em}月\hspace{1em}30\hspace{1em}日

\end{declarationzh}
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